CN203995645U - 一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，包括：与所述汽车的发动机排气管连通的可控多通路阀门，所述可控多通路阀门的进口与所述发动机排气管连通，所述可控多通路阀门的每个出口与一个排气通路连通，多个所述排气通路包括与环境大气连通的主排气通路以及至少一个设有气/水换热器的换热排气通路，所述气/水换热器设置在所述换热排气通道内，且所述气/水换热器的入水口与冷水通路的出口连通，所述气/水换热器的出水口与热水通路的入口连通，所述热水通路的出水口与待加热设备的入水口连通，所述冷水通路的入水口与所述待加热设备的出水口连通。本实用新型将高温尾气用于对待加热设备进行加热，从而达到节能减排的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及混合动力汽车相关技术领域，特别是一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置。
背景技术
在化石燃料日益紧缺和环境污染日益严重的背景下，越来越多的汽车公司开始开发混合动力汽车，利用可充放电的大功率锂离子电池包来降低油耗，减少碳氢和颗粒物的排放。然而在低温环境下，混合动力汽车的性能会受到很大影响。发动机在低温工况会增加油耗，锂离子电池在低于0℃的环境中不允许进行充电，否则会降低锂电池的寿命。
而现有的汽车，发动机在工作时排气温度很高，尾气热量直接排入大气，造成了能源的浪费。
实用新型内容
基于此，有必要针对混合动力汽车关键零件在低温下需要加热，而现有发动机尾气直接排入大气造成能源浪费的技术问题，提供一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置。
一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，包括：与所述汽车的发动机排气管连通的可控多通路阀门，所述可控多通路阀门的进口与所述发动机排气管连通，所述可控多通路阀门的每个出口与一个排气通路连通，多个所述排气通路包括与环境大气连通的主排气通路以及至少一个设有气/水换热器的换热排气通路，所述气/水换热器设置在所述换热排气通道内，且所述气/水换热器的入水口与冷水通路的出口连通，所述气/水换热器的出水口与热水通路的入口连通，所述热水通路的出水口与待加热设备的入水口连通，所述冷水通路的入水口与所述待加热设备的出水口连通。
进一步的，所述主排气通路与所述换热排气通路连通。
进一步的，所述换热排气通道包括第一换热排气通道和第二换热排气通道，所述可控多通路阀门为三向四通电动阀门。
更进一步的：
所述待加热设备包括发动机和电池包；
所述第一换热排气通道内的气/水换热器作为第一气/水换热器，与所述第一气/水换热器连通的热水通路作为第一热水通路，与所述第一气/水换热器连通的冷水通路作为第一冷水通路，所述第一气/水换热器的入水口与第一冷水通路的出口连通，所述第一气/水换热器的出水口与第一热水通路的入口连通，所述第一热水通路的出水口与所述发动机的入水口连通，所述第一冷水通路的入水口与所述发动机的出水口连通；
所述第二换热排气通道内的气/水换热器作为第二气/水换热器，与所述第二气/水换热器连通的热水通路作为第二热水通路，与所述第二气/水换热器连通的冷水通路作为第二冷水通路，所述第二气/水换热器的入水口与第二冷水通路的出口连通，所述第二气/水换热器的出水口与第二热水通路的入口连通，所述第二热水通路的出水口与所述电池包的入水口连通，所述第二冷水通路的入水口与所述电池包的出水口连通。
进一步的，所述可控多通路阀门的控制端与汽车的整车控制器连通。
进一步的，每个所述热水通路的出水口通过水泵与所述待加热设备的入水口连通。
更进一步的，所述水泵的速度控制端与汽车的整车控制器连通。
本实用新型通过可控多通路阀门控制与发动机排气管连通的排气通路，由于在换热排气通路中设有气/水换热器，因此，当其中一个换热排气通路与发动机排气管连通时，则发动机排气管的高温尾气会流入该换热排气通路，并通过气/水换热器对冷水通路输入的冷水进行加热，并将经过加热的热水输入热水通路，用于对待加热设备进行加热，从而达到节能减排的目的。
附图说明
图1所示为本实用新型一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置的结构模块图；
图2为VICM整车控制器的控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示为本实用新型一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置的结构模块图，包括：与所述汽车的发动机排气管1连通的可控多通路阀门2，所述可控多通路阀门2的进口与所述发动机排气管1连通，所述可控多通路阀门2的每个出口与一个排气通路连通，多个所述排气通路包括与环境大气连通的主排气通路3以及至少一个设有气/水换热器的换热排气通路4，所述气/水换热器5设置在所述换热排气通道4内，且所述气/水换热器5的入水口与冷水通路6的出口连通，所述气/水换热器5的出水口与热水通路7的入口连通，所述热水通路7的出水口与待加热设备8的入水口连通，所述冷水通路6的入水口与所述待加热设备8的出水口连通。
本实用新型通过可控多通路阀门2控制与发动机排气管1连通的排气通路，由于在换热排气通路4中设有气/水换热器5，因此，当有加热需求时，将其中一个换热排气通路4与发动机排气管1连通，发动机排气管1的高温尾气会流入该换热排气通路4，并通过气/水换热器5对冷水通路6输入的冷水进行加热，并将经过加热的热水输入热水通路7，从而对待加热设备8进行加热，达到节能减排的目的。
在其中一个实施例中，所述主排气通路3与所述换热排气通路4连通。
本实施例将主排气通路3与换热排气通路4连通，使得换热排气通路4与发动机排气管1连通时，尾气经过气/水换热器5交换热量以后，剩余尾气也能通过主排气通路3排出环境大气。
在其中一个实施例中，所述换热排气通道4包括第一换热排气通道41和第二换热排气通道42，所述可控多通路阀门2为三向四通电动阀门。
优选地，可控多通路阀门2为三向四通电动球阀。
在其中一个实施例中：
所述待加热设备包括发动机81和电池包82；
所述第一换热排气通道41内的气/水换热器作为第一气/水换热器51，与所述第一气/水换热器51连通的热水通路作为第一热水通路71，与所述第一气/水换热器51连通的冷水通路作为第一冷水通路61，所述第一气/水换热器51的入水口与第一冷水通路61的出口连通，所述第一气/水换热器51的出水口与第一热水通路71的入口连通，所述第一热水通路71的出水口与所述发动机81的入水口连通，所述第一冷水通路61的入水口与所述发动机81的出水口连通；
所述第二换热排气通道42内的气/水换热器作为第二气/水换热器52，与所述第二气/水换热器52连通的热水通路作为第二热水通路72，与所述第二气/水换热器52连通的冷水通路作为第二冷水通路62，所述第二气/水换热器52的入水口与第二冷水通路62的出口连通，所述第二气/水换热器52的出水口与第二热水通路72的入口连通，所述第二热水通路72的出水口与所述电池包82的入水口连通，所述第二冷水通路62的入水口与所述电池包82的出水口连通。
根据发动机的工作特点，在低温冷启动过程中，发动机由于温度过低，工作效率低，造成油耗增加。而且在低温环境中会限制电池进行充放电，防止电池寿命减少。研究表明，当使用该多功能加热装置后，可明显缩短发动机暖机过程，减少暖机时间，迅速提高发动机水温，使其在高效工作点工作，有效降低油耗，尤其是冷启动过程的油耗。电池包可利用尾气热能进行加热，不需要消耗其他电能，提高了整车的能量利用率，当电池温度达到0℃以上时，电池包参与整车工作，对混合动力汽车降低油耗提供更大的贡献。
同时，由于发动机仅在冷启动过程中需要加热，当发动机达到正常工作状态时，将不需要继续给发动机加热。试验表明，发动机冷启动过程非常短暂，通常只有几分钟，因此可以在整车刚启动时将尾气能量全部用于加热发动机，迅速提高发动机工作效率，当发动机水温达到80℃后，再将尾气能量全部用于电池包的加热。
本实施例尽量减少发动机的暖机时间，并为锂离子电池包设计了一套加热系统，使整车尽快达到正常工作条件。从而提高混合动力汽车的工作效率，保证混合动力汽车在低温环境下的正常高效工作。
在其中一个实施例中，所述可控多通路阀门2的控制端与汽车的整车控制器连通。
其中，在整车控制器即VICM(Vehicle Integration Control Module)中，根据加热请求信号，控制可控多通路阀门2的控制端。如果整车正常工作，不需要加热，则尾气从主排气通路3直接排入大气；如果在低温环境中有加热请求，则让尾气从换热排气通路4流过气/水换热器5。其中，VICM整车控制器可以采用现有的VICM整车控制器，其控制可控多通路阀门2的方式可以采用现有的各种控制方式，例如通过向可控多通路阀门2的控制端输出电信号，控制可控多通路阀门2的阀门转向，从而选择与发动机排气管1连通的主排气通路3或者其中一个换热排气通路4。
在其中一个实施例中，每个所述热水通路7的出水口通过水泵9与所述待加热设备的入水口连通。
其中，对应发动机81和电池包82，采用第一水泵91和第二水泵92
通过水泵9将热水通路7的热水输入待加热设备8，采用水泵9，提高加热效率。
在其中一个实施例中，所述水泵9的速度控制端与汽车的整车控制器连通。
在其中一个例子中，如图2所示为VICM整车控制器的控制示意图，VICM整车控制器21根据发动机状态监视器22发送的发动机加热请求和电池控制器23(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)发送的电池包加热请求信号，控制可控多通路阀门2的开度和第一水泵91和第二水泵92的转速，达到加热发动机81和电池包82的目的。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于，包括：与所述汽车的发动机排气管连通的可控多通路阀门，所述可控多通路阀门的进口与所述发动机排气管连通，所述可控多通路阀门的每个出口与一个排气通路连通，多个所述排气通路包括与环境大气连通的主排气通路以及至少一个设有气/水换热器的换热排气通路，所述气/水换热器设置在所述换热排气通道内，且所述气/水换热器的入水口与冷水通路的出口连通，所述气/水换热器的出水口与热水通路的入口连通，所述热水通路的出水口与待加热设备的入水口连通，所述冷水通路的入水口与所述待加热设备的出水口连通。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于，所述主排气通路与所述换热排气通路连通。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于，所述换热排气通道包括第一换热排气通道和第二换热排气通道，所述可控多通路阀门为三向四通电动阀门。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于：
所述待加热设备包括发动机和电池包；
所述第一换热排气通道内的气/水换热器作为第一气/水换热器，与所述第一气/水换热器连通的热水通路作为第一热水通路，与所述第一气/水换热器连通的冷水通路作为第一冷水通路，所述第一气/水换热器的入水口与第一冷水通路的出口连通，所述第一气/水换热器的出水口与第一热水通路的入口连通，所述第一热水通路的出水口与所述发动机的入水口连通，所述第一冷水通路的入水口与所述发动机的出水口连通；
所述第二换热排气通道内的气/水换热器作为第二气/水换热器，与所述第二气/水换热器连通的热水通路作为第二热水通路，与所述第二气/水换热器连通的冷水通路作为第二冷水通路，所述第二气/水换热器的入水口与第二冷水通路的出口连通，所述第二气/水换热器的出水口与第二热水通路的入口连通，所述第二热水通路的出水口与所述电池包的入水口连通，所述第二冷水通路的入水口与所述电池包的出水口连通。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于，所述可控多通路阀门的控制端与汽车的整车控制器连通。
6.根据权利要求1所述的混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于，每个所述热水通路的出水口通过水泵与所述待加热设备的入水口连通。
7.根据权利要求6所述的混合动力汽车的多功能尾气热能回收装置，其特征在于，所述水泵的速度控制端与汽车的整车控制器连通。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104999900A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-28 | 西南交通大学 | 甲醇锂电池混联式混合动力汽车排气余热回返系统 |
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| CN113135120A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-20 | 无锡沃尔福汽车技术有限公司 | 一种混动汽车电池包加热系统 |
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